DE202017104156U1 - Apparatus for measuring the concentration of a reducing agent - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Messen einer Konzentration eines Reduktionsmittels, insbesondere von Harnstoff, in einer Lösung, insbesondere einer wässrigen Lösung, umfassend:
ein Tankgehäuse (2) zur Bevorratung der Lösung in einem Innenraum (2b) des Tankgehäuses (2);
eine Sensorvorrichtung (1) zur Emission eines ersten Messsignals (30) entlang einer Emissionsrichtung (31) in den Innenraum (2b) und zum Empfang von Reflexionen des ersten Messsignals (30), wobei die Sensorvorrichtung (1) an einer dem Innenraum (2b) abgewandten Außenseite (2a) des Tankgehäuses (2) angebracht ist;
ein Reflektorbauteil (3) in dem Innenraum (2b) mit
einem ersten Reflektor (3a), der in der Emissionsrichtung (31) von der Sensorvorrichtung (1) beabstandet angeordnet ist und einen ersten Teil (30a) des ersten Messsignals (30) entgegen der Emissionsrichtung (31) zu der Sensorvorrichtung (1) zurückreflektiert, und
einem zweiten Reflektor (3b), der in der Emissionsrichtung (31) von der Sensorvorrichtung (1) um einen Abstand (L) weiter entfernt als der erste Reflektor (3a) beabstandet ist und der einen zweiten Teil (30b) des ersten Messsignals (30) entgegen der Emissionsrichtung (31) zu der Sensorvorrichtung (1) zurückreflektiert.Device for measuring a concentration of a reducing agent, in particular of urea, in a solution, in particular an aqueous solution, comprising:
a tank housing (2) for storing the solution in an inner space (2b) of the tank housing (2);
a sensor device (1) for emitting a first measurement signal (30) along an emission direction (31) into the interior space (2b) and for receiving reflections of the first measurement signal (30), wherein the sensor device (1) is arranged on a space (2b). remote from the outside (2a) of the tank housing (2) is mounted;
a reflector component (3) in the interior (2b) with
a first reflector (3a), which is arranged in the emission direction (31) at a distance from the sensor device (1) and reflects back a first part (30a) of the first measurement signal (30) counter to the emission direction (31) to the sensor device (1), and
a second reflector (3b), which in the emission direction (31) is spaced from the sensor device (1) by a distance (L) further than the first reflector (3a) and which has a second part (30b) of the first measurement signal (30 ) is reflected back against the emission direction (31) to the sensor device (1).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen einer Konzentration eines Reduktionsmittels, insbesondere von Harnstoff, in einer Lösung, insbesondere einer wässrigen Lösung, umfassend ein Tankgehäuse zur Bevorratung der Lösung in einem Innenraum des Tankgehäuses.The invention relates to a device for measuring a concentration of a reducing agent, in particular of urea, in a solution, in particular an aqueous solution, comprising a tank housing for storing the solution in an interior of the tank housing.
Es ist seit längerer Zeit bekannt, bei der Nachbehandlung von Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren, Reduktionsmittel einzusetzen, um die Emission von Stickoxiden (NOX) zu vermindern. Als Reduktionsmittel wird insbesondere Ammoniak eingesetzt. Ammoniak wird dabei in der Regel allerdings nicht direkt bevorratet, sondern erst bei Bedarf aus Harnstoff gebildet. Harnstoff gilt deshalb im Sinne der vorliegenden Anmeldung als Reduktionsmittel. Er wird typischerweise in Form einer wässrigen Harnstoff-Lösung in einem Tank der Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, bevorratet. Eine übliche Konzentration des Harnstoffs in der Lösung beträgt beispielsweise 32,5 Gew.-%. Damit das Reduktionsmittel für die Abgasnachbehandlung richtig dosiert werden kann, ist es wünschenswert, die Konzentration des Harnstoffs in der Lösung möglichst genau zu kennen. Nur dann können die Parameter für die Abgasnachbehandlung eingestellt werden. Deshalb ist es erstrebenswert, die Konzentration des Harnstoffs in der Lösung im Tank messen zu können.It has been known for some time to use reducing agents in the after-treatment of exhaust gases of internal combustion engines, in particular of diesel engines, in order to reduce the emission of nitrogen oxides (NO x ). As a reducing agent in particular ammonia is used. As a rule, however, ammonia is not stored directly, but is formed from urea only when needed. Urea therefore applies in the sense of the present application as a reducing agent. It is typically stored in the form of an aqueous urea solution in a tank of the internal combustion engine, for example in a motor vehicle. A common concentration of urea in the solution is, for example, 32.5% by weight. So that the reducing agent for the exhaust aftertreatment can be dosed correctly, it is desirable to know the concentration of urea in the solution as accurately as possible. Only then can the parameters for the exhaust aftertreatment be adjusted. Therefore, it is desirable to be able to measure the concentration of urea in the solution in the tank.
Die Druckschrift
Bei dieser Lösung können Verformungen des Vorratsbehälters, beispielsweise durch mechanische Belastungen oder durch Wärmeausdehnung, eine Messtrecke zwischen dem Ultraschallsensor und dem Reflektor erheblich beeinflussen. Dadurch wird die Genauigkeit der Ermittlung des indikativen Konzentrationsmerkmals vermindert.In this solution, deformations of the reservoir, for example, by mechanical loads or by thermal expansion, a measurement distance between the ultrasonic sensor and the reflector significantly affect. This reduces the accuracy of determining the indicative concentration feature.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Anordnung zur Messung der Konzentration von Harnstoff in einem Tank für die Lagerung harnstoffhaltiger Lösung zu schaffen.The object of the present invention is to provide an improved arrangement for measuring the concentration of urea in a tank for the storage of urea-containing solution.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved by a device having the features of
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen einer Konzentration eines Reduktionsmittels, insbesondere von Harnstoff, in einer Lösung, insbesondere einer wässrigen Lösung, umfasst:
ein Tankgehäuse zur Bevorratung der Lösung in einem Innenraum des Tankgehäuses;
eine Sensorvorrichtung zur Emission eines ersten Messsignals entlang einer Emissionsrichtung in den Innenraum und zum Empfang von Reflexionen des ersten Messsignals, wobei die Sensorvorrichtung an einer dem Innenraum abgewandten Außenseite des Tankgehäuses angebracht ist;
ein Reflektorbauteil in dem Innenraum mit einem ersten Reflektor, der in der Emissionsrichtung von der Sensorvorrichtung beabstandet angeordnet ist und einen ersten Teil des ersten Messsignals entgegen der Emissionsrichtung zu der Sensorvorrichtung zurückreflektiert, und einem zweiten Reflektor, der in der Emissionsrichtung von der Sensorvorrichtung um einen Abstand L weiter entfernt als der erste Reflektor beabstandet ist und der einen zweiten Teil des ersten Messsignals entgegen der Emissionsrichtung zu der Sensorvorrichtung zurückreflektiert.The device according to the invention for measuring a concentration of a reducing agent, in particular of urea, in a solution, in particular an aqueous solution, comprises:
a tank housing for storing the solution in an interior of the tank housing;
a sensor device for emitting a first measurement signal along an emission direction into the interior and for receiving reflections of the first measurement signal, wherein the sensor device is mounted on an outer side of the tank housing facing away from the interior;
a reflector component in the interior space having a first reflector spaced apart from the sensor device in the emission direction and reflecting a first portion of the first measurement signal back to the sensor device against the emission direction, and a second reflector spaced by a distance in the emission direction from the sensor device L further away than the first reflector is spaced and which reflects a second part of the first measurement signal against the emission direction to the sensor device back.
Da der zweite Reflektor entlang der Emissionsrichtung um den Abstand L weiter von der Sensorvorrichtung entfernt ist als der erste Reflektor, muss der zweite Teil gegenüber dem ersten Teil eine um das Zweifache des Abstands L längere Wegstrecke zurücklegen (Hin- und Rückweg), bis er auf die Sensorvorrichtung trifft. Entsprechend wird der zweite Teil mit einer zeitlichen Verzögerung t gegenüber dem ersten Teil von der Sensorvorrichtung detektiert. Eine Geschwindigkeit v des ersten Messsignals, des zurückreflektierten ersten Teils und des zurückreflektierten zweiten Teils in der Lösung hängt von der Konzentration c des Reduktionsmittels in der Lösung und von der Temperatur T der Lösung ab. Da diese Abhängigkeit v(c, T) bzw. c(v, T) aus empirischen Versuchen und/oder aus Formeln bekannt ist, kann aus der zeitlichen Verzögerung der Detektion des zweiten Teils und dem bekannten, festgelegten Abstand L die Konzentration des Reduktionsmittels in der Lösung mittels der Beziehung
Das Vorsehen nur eines Reflektorbauteils mit sowohl dem ersten Reflektor als auch dem zweiten Reflektor bietet entscheidende Vorteile. Die unterschiedliche Wegstrecke des von dem ersten Reflektor zu der Sensorvorrichtung zurückreflektierten ersten Teils des ersten Messsignals und des von dem zweiten Reflektor zu der Sensorvorrichtung zurückreflektierten zweiten Teils des ersten Messsignals ergibt sich allein aus dem Zweifachen des Abstands L. Dabei ist das Reflektorbauteil mit den beiden Reflektoren sehr maßgenau, also mit sehr engen Toleranzen, herstellbar. Der gewünschte Abstand L kann sehr präzise und gut wiederholbar realisiert werden. Des Weiteren haben Toleranzen und Ungenauigkeiten der Position und Lage des Reflektorbauteils als Ganzes relativ zu der Sensorvorrichtung keinen nennenswerten Einfluss auf die Messgenauigkeit. The provision of only one reflector component with both the first reflector and the second reflector offers decisive advantages. The different path of the reflected back from the first reflector to the sensor device The first part of the first measuring signal and the second part of the first measuring signal reflected back from the second reflector to the sensor device results solely from twice the distance L. In this case, the reflector component with the two reflectors can be produced very accurately, ie with very narrow tolerances. The desired distance L can be realized very precisely and easily repeatable. Furthermore, tolerances and inaccuracies in the position and position of the reflector component as a whole relative to the sensor device have no appreciable influence on the measurement accuracy.
Mit der vorliegenden Erfindung wird außerdem ein möglicher Einfluss der mit einer vergleichsweise größeren Toleranz behafteten Wandstärke des Tankgehäuses vermieden, da das emittierte erste Messsignalsignal auf dem Weg zum Reflektorbauteil und sowohl der erste Teil als auch der zweite Teil auf dem Weg zurück zu der Sensorvorrichtung das Tankgehäuse jeweils an derselben Stelle durchlaufen. Da für die erfindungsgemäße Bestimmung der Konzentration lediglich die zeitliche Verzögerung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil zu betrachten ist, hat der für beide Teile jeweils gleiche Zeitanteil der Laufzeit durch die Wandung des Tankgehäuses keinen Einfluss auf die Messwertbildung, so dass das Messergebnis nicht von der Wandstärke des Tankgehäuses an dieser Stelle abhängt.The present invention also avoids a possible influence of the wall box thickness of the tank housing, which has a relatively greater tolerance, since the emitted first measurement signal signal en route to the reflector component and both the first part and the second part en route back to the sensor device the tank housing in each case in the same place go through. Since only the time delay between the first part and the second part is to be considered for the determination of the concentration according to the invention, the same time proportion of the transit time through the wall of the tank housing has no influence on the measurement value formation, so that the measurement result does not depend on the wall thickness of the tank housing depends on this point.
Daher ist mit der vorliegenden Erfindung eine Montage der Sensorvorrichtung außerhalb des Tankgehäuses möglich, insbesondere außerhalb des Innenraums des Tankgehäuses. Dadurch ergibt sich ein leichter Ein- und Ausbau sowie gegebenenfalls ein leichter Austausch der Sensorvorrichtung. Außerdem wird ein direkter Kontakt der Sensorvorrichtung mit der in dem Innenraum des Tankgehäuses aufbewahrten Lösung und insbesondere mit dem darin enthaltenen Reduktionsmittel vermieden. So wird einer Korrosion der Sensorvorrichtung durch die Lösung bzw. das Reduktionsmittel vorgebeugt. Ferner ist die empfindliche Messvorrichtung nicht unmittelbar schnellen Temperaturveränderungen durch das Einfüllen von neuer Lösung mit einer anderen Temperatur ausgesetzt. Insgesamt verbessert die Anordnung der Sensorvorrichtung an der Außenseite des Tankgehäuses also die Langlebigkeit der Sensorvorrichtung.Therefore, with the present invention, a mounting of the sensor device outside of the tank housing is possible, in particular outside the interior of the tank housing. This results in an easy installation and removal and, where appropriate, easy replacement of the sensor device. In addition, a direct contact of the sensor device with the stored in the interior of the tank housing solution and in particular with the reducing agent contained therein is avoided. So corrosion of the sensor device is prevented by the solution or the reducing agent. Furthermore, the sensitive measuring device is not immediately exposed to rapid changes in temperature due to the introduction of new solution with a different temperature. Overall, the arrangement of the sensor device on the outside of the tank housing thus improves the longevity of the sensor device.
Bei der Lösung kann es sich insbesondere um eine wässrige Lösung mit Harnstoff handeln, wobei der Harnstoff das Reduktionsmittel darstellt.The solution may in particular be an aqueous solution with urea, the urea being the reducing agent.
Es versteht sich von selbst, dass die Sensorvorrichtung das erste Messsignal nicht ausschließlich nur genau in Richtung der ersten Emissionsrichtung emittieren muss. Vielmehr ist es im Sinne der vorliegenden Anmeldung, wenn sich das erste Messsignal von der Sensorvorrichtung ausgehend entlang der Emissionsrichtung mit einem Strahlungskegel um die Emissionsrichtung ausbreitet.It goes without saying that the sensor device does not have to emit the first measurement signal only exactly in the direction of the first emission direction. Rather, it is within the meaning of the present application if the first measurement signal propagates from the sensor device along the emission direction with a radiation cone around the emission direction.
Die Vorrichtung kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor montiert sein, wobei der Harnstoff zur Erzeugung von Ammoniak für eine Abgasnachbehandlung genutzt wird. Insbesondere kann es sich bei dem Verbrennungsmotor um einen Dieselmotor handeln.The device may be mounted, for example, in a motor vehicle with an internal combustion engine, wherein the urea is used to generate ammonia for exhaust aftertreatment. In particular, the internal combustion engine may be a diesel engine.
Das Tankgehäuse kann im Rotationsschmelzverfahren hergestellt sein. Als Materialien für das Tankgehäuse können beispielsweise Polyethylen (PE) und/oder Polyamid (PA) verwendet werden. Diese Materialien sind gut verfügbar, werden durch die Lösung nicht angegriffen, sind gut verarbeitbar und ausreichend dauerhaft. In einem in einer Einbaulage unteren Bereich des Tankgehäuses kann ein Auslass und/oder Ventil zur Abnahme der Lösung aus dem Innenraum des Tanks vorgesehen sein. Durch die Positionierung in dem unteren Bereich kann auch dann Lösung aus dem Innenraum entnommen werden, wenn ein Füllstand der Lösung in dem Innenraum gering ist. An einem in Einbaulage oberen Bereich des Tankgehäuses kann ein Einlass zur Zuführung von Lösung in den Innenraum des Tanks angeordnet sein.The tank housing can be produced by rotational fusion. As materials for the tank housing, for example, polyethylene (PE) and / or polyamide (PA) can be used. These materials are readily available, unaffected by the solution, are easy to process and durable enough. In a lower region of the tank housing in an installed position, an outlet and / or valve for removing the solution from the interior of the tank can be provided. Due to the positioning in the lower region, solution can also be removed from the inner space, if a filling level of the solution in the inner space is low. An inlet for supplying solution into the interior of the tank can be arranged on an upper region of the tank housing in the installation position.
Bevorzugt weist das Tankgehäuse eine sich im Wesentlichen in Richtung des Innenraums erstreckende Einbuchtung auf, durch die an der Außenseite des Tankgehäuses eine Einbauvertiefung zur Aufnahme der Sensorvorrichtung ausgebildet ist, wobei die Sensorvorrichtung in der Einbauvertiefung angeordnet ist.Preferably, the tank housing has a substantially extending in the direction of the interior indentation, is formed by the on the outside of the tank housing a mounting recess for receiving the sensor device, wherein the sensor device is arranged in the mounting recess.
Damit ist die Sensorvorrichtung sicher an der Außenseite des Tankgehäuses angebracht. Durch die Aufnahme in der Einbauvertiefung fällt die Vorrichtung insgesamt kompakter aus und kann leichter integriert werden, insbesondere in Kraftfahrzeuge. Außerdem ist die Sensorvorrichtung durch die Aufnahme in die Einbauvertiefung besser vor Umwelteinflüssen geschützt, so dass die Vorrichtung insgesamt robuster und zuverlässiger wird.Thus, the sensor device is securely attached to the outside of the tank housing. Due to the inclusion in the mounting recess, the device is more compact overall and can be more easily integrated, especially in motor vehicles. In addition, the sensor device is better protected by the inclusion in the mounting recess from environmental influences, so that the device is more robust and reliable overall.
Bevorzugt liegt der Abstand L in einem Bereich von 20 mm bis 50 mm. Dies gilt insbesondere dann, wenn als erstes Messsignal ein erstes Ultraschallsignal verwendet wird. Wird der Abstand L zu gering, lässt sich die zeitliche Verzögerung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil nicht mehr sauber detektieren. Bei sehr großem Abstand L dagegen besteht die Gefahr, dass ein zu großer Raumwinkelbereich des ersten Messsignals an dem ersten Reflektor zurückreflektiert und/oder ausgeblendet wird. Auch von dem zweiten Teil, der auf dem Rückweg von dem zweiten Reflektor zur der Sensorvorrichtung ist, kann dann ein zu großer Raumwinkelbereich durch den ersten Reflektor ausgeblendet werden. In der Folge ist der zweite Teil, der von der Sensorvorrichtung empfangen wird, nur noch sehr klein. Das kann seine Messung erheblich erschweren. Wenn der Abstand L kleiner oder gleich 50 mm ist, ist das Reflektorbauteil außerdem ausreichend kompakt, um problemlos in dem Innenraum des Tankgehäuses untergebracht zu werden.Preferably, the distance L is in a range of 20 mm to 50 mm. This applies in particular when a first ultrasonic signal is used as the first measuring signal. If the distance L is too small, the time delay between the first part and the second part can no longer be detected cleanly. At a very large distance L, on the other hand, there is a risk that an excessively large solid angle range of the first measuring signal will be reflected back and / or faded out at the first reflector. Also from the second part, which is on the way back from the second reflector to the sensor device, then an excessive solid angle range can be hidden by the first reflector. In As a result, the second part received by the sensor device is only very small. This can make his measurement considerably more difficult. In addition, when the distance L is equal to or smaller than 50 mm, the reflector member is sufficiently compact to be easily accommodated in the interior of the tank case.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Einbuchtung eine bottichartige Grundform auf, wobei die Sensorvorrichtung das erste Messsignal entlang der Emissionsrichtung zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Seitenwand oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Bodenwand der Einbuchtung emittiert.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the indentation has a vat-like basic shape, wherein the sensor device emits the first measurement signal along the emission direction at least substantially perpendicular to a side wall or at least substantially perpendicular to a bottom wall of the indentation.
Eine derart geformte Einbuchtung ist vergleichsweise einfach herstellbar. Die Einbauvertiefung wird durch die Bodenwand der Einbuchtung sowie die Seitenwand der Einbuchtung begrenzt, die jeweils einen Teil des Tankgehäuses bilden. Die Einbuchtung kann bei einer Fertigung des Tankgehäuses unmittelbar mit angeformt werden. Alternativ kann die Einbuchtung als vorgefertigtes Element in ein Werkzeug eingelegt werden und dann in das Tankgehäuse eingesintert werden. Durch eine Öffnung der Einbauvertiefung, die ein dem Innenraum des Tankgehäuses abgewandtes, nach außen offenes Ende der Einbauvertiefung bildet, kann die Sensorvorrichtung einfach in die Einbauvertiefung eingesetzt werden. Indem die Sensorvorrichtung das erste Messsignal zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Bodenwand oder der Seitenwand der Einbuchtung emittiert, ist der Weg durch die Wandung des Tankgehäuses in den Innenraum besonders kurz, so dass das erste Messsignal beim Durchlaufen des Tankgehäuses nur wenig gedämpft wird.Such a shaped indentation is comparatively easy to produce. The mounting recess is bounded by the bottom wall of the recess and the side wall of the recess, each forming a part of the tank housing. The indentation can be formed directly with a production of the tank housing with. Alternatively, the indentation can be inserted as a prefabricated element in a tool and then sintered into the tank housing. Through an opening in the recessed recess, which forms an outwardly open end of the recessed recess facing away from the interior of the tank housing, the sensor device can be easily inserted into the recessed recess. By the sensor device emits the first measurement signal at least substantially perpendicular to the bottom wall or the side wall of the indentation, the path through the wall of the tank housing in the interior is particularly short, so that the first measurement signal is only slightly attenuated when passing through the tank housing.
Besonders bevorzugt ist zumindest ein unterer Teil des Tankgehäuses einstückig und wannenförmig ausgeführt, wobei die Einbuchtung in dem unteren Teil gebildet ist. Particularly preferably, at least a lower part of the tank housing is made in one piece and trough-shaped, wherein the indentation is formed in the lower part.
Damit ist das Tankgehäuse besonders einfach, schnell und kostengünstig herstellbar. Indem der untere Teil einstückig ausgeführt ist, ist es besonders robust und seine Dichtigkeit ist langfristig sichergestellt. Der gesamte untere Teil des Tankgehäuses besteht aus einem integralen, durchgehenden Teil. Insbesondere ist die Einbuchtung einstückig und integral mit dem unteren Teil ausgebildet. Insbesondere muss ein Boden des Tanks oder ein Teil des Bodens des Tanks oder die Einbuchtung nicht angeklebt, eingehakt, angeschraubt oder anderweitig gefügt und abgedichtet werden. Durch Temperaturveränderungen, mechanische Belastungen wie Vibrationen, Alterung von Kleber oder ähnliche Faktoren sind derart zusammengesetzte Tankgehäuse anfällig für Undichtigkeiten und Defekte. Das wird mit der vorgeschlagenen Ausführungsform vermieden. Selbstverständlich können in dem unteren Teil des Tankgehäuses gegebenenfalls aber Zusatzelemente vorgesehen sein, insbesondere der Auslass und/oder das Ventil zur Abnahme der Lösung.Thus, the tank housing is particularly simple, fast and inexpensive to produce. By the one-piece construction of the lower part, it is particularly robust and its tightness is ensured in the long term. The entire lower part of the tank housing consists of an integral, continuous part. In particular, the indentation is integral and integrally formed with the lower part. In particular, a bottom of the tank or part of the bottom of the tank or the indentation need not be glued, hooked, bolted or otherwise joined and sealed. Temperature changes, mechanical stresses such as vibration, aging of adhesives or similar factors make such assembled tank housings susceptible to leaks and defects. This is avoided with the proposed embodiment. Of course, additional elements may optionally be provided in the lower part of the tank housing, in particular the outlet and / or the valve for removing the solution.
Überaus bevorzugt ist die Einbuchtung in einem Wannenboden gebildet. Most preferably, the indentation is formed in a tub bottom.
Wenn die Einbuchtung in dem Wannenboden gebildet ist, dann ist auch die darin aufgenommene Sensorvorrichtung in geringem Abstand von dem Wannenboden angebracht. Damit kann die Sensorvorrichtung das erste Messsignal auch dann in die Lösung emittieren, wenn der Füllstand der Lösung in dem Innenraum des Tankgehäuses niedrig ist.If the indentation is formed in the tub bottom, then the sensor device received therein is also mounted at a small distance from the bottom of the tub. Thus, the sensor device can emit the first measurement signal into the solution even when the level of the solution in the interior of the tank housing is low.
Überaus bevorzugt ist das Reflektorbauteil an dem unteren Teil, insbesondere an dem Wannenboden, angeordnet.Most preferably, the reflector component is arranged on the lower part, in particular on the trough bottom.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der erste Reflektor und der zweite Reflektor auch dann noch in der Lösung eingetaucht sind, wenn der Füllstand der Lösung in dem Innenraum des Tankgehäuses niedrig ist.In this way it is ensured that the first reflector and the second reflector are still immersed in the solution, even if the level of the solution in the interior of the tank housing is low.
Insbesondere wenn die Einbuchtung in dem Wannenboden gebildet ist und das Reflektorbauteil an dem Wannenboden angeordnet ist, ist eine zuverlässige Messung der Konzentration des Reduktionsmittels in der Lösung auch bei niedrigem Füllstand der Lösung in dem Innenraum sichergestellt.In particular, when the recess is formed in the tub bottom and the reflector component is arranged on the tub bottom, a reliable measurement of the concentration of the reducing agent in the solution is ensured even at low level of the solution in the interior.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Sensorvorrichtung über eine Gewindeverbindung oder über eine Bajonettverbindung in der Einbauvertiefung befestigt.In a further, particularly preferred embodiment of the invention, the sensor device is fastened in the installation recess via a threaded connection or via a bayonet connection.
Auf diese Weise lässt sich die Sensorvorrichtung einfach, sicher und schnell in der Einbauvertiefung montieren. Insbesondere kann die Sensorvorrichtung auch lösbar in der Einbauvertiefung montiert sein. In diesem Fall kann sie bei Defekten einfach und schnell ausgetauscht werden. Das erhöht die Wirtschaftlichkeit. Außerdem kann sie gegebenenfalls durch eine verbesserte Sensorvorrichtung ersetzt werden. Die Vorrichtung ist folglich insgesamt modular und flexibel.In this way, the sensor device can be easily, safely and quickly mounted in the mounting recess. In particular, the sensor device can also be detachably mounted in the mounting recess. In this case, it can be easily and quickly replaced in case of defects. This increases the profitability. In addition, it may optionally be replaced by an improved sensor device. The device is thus overall modular and flexible.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Sensorvorrichtung einen ersten Ultraschallsensor, der mit einer Sensorfläche an der Außenseite des Tankgehäuses anliegt.In one development of the invention, the sensor device comprises a first ultrasonic sensor, which rests with a sensor surface on the outside of the tank housing.
Die Verwendung eines Ultraschallsensors ermöglicht eine einfache, schnelle, robuste und zuverlässige Messung der Konzentration. Ultraschallsensoren sind kostengünstig und in verschiedenen Ausführungen erhältlich sowie vergleichsweise einfach zu implementieren und zu bedienen. Sie eignen sich zur zuverlässigen Detektion der zeitlichen Verzögerung des zweiten Teils gegenüber dem ersten Teil. Des Weiteren kann im Vergleich zu optischen Messungen mit Licht eine weniger aufwendige Messerfassung genutzt werden, da die Schallgeschwindigkeit von Ultraschallsignalen deutlich geringer ist als die Lichtgeschwindigkeit und somit die zeitliche Verzögerung bei gleichem Abstand L deutlich größer ist.The use of an ultrasonic sensor allows a simple, fast, robust and reliable measurement of the concentration. Ultrasonic sensors are inexpensive and available in various designs and comparatively simple to implement and operate. They are suitable for reliable detection of the time delay of the second part relative to the first part. Furthermore, in comparison to optical measurements with light, a less complicated measurement detection can be used, since the speed of sound of ultrasound signals is significantly lower than the speed of light and thus the time delay at the same distance L is significantly greater.
Besonders bevorzugt ist die Sensorvorrichtung derart in der Einbauvertiefung montiert, dass die Sensorfläche mit einem Anpressdruck an der Außenseite des Tankgehäuses anliegt.Particularly preferably, the sensor device is mounted in the mounting recess such that the sensor surface rests with a contact pressure on the outside of the tank housing.
Damit werden einerseits Signalverluste durch zusätzliche, dazwischen liegende Bauteile und andererseits zusätzliche Kosten für solche Bauteile vermieden.Thus, on the one hand signal losses are avoided by additional, intermediate components and on the other hand additional costs for such components.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Sensorvorrichtung einen ersten Ultraschallsensor, der mit einer Sensorfläche an einem Koppelelement anliegt, wobei eine der Sensorfläche abgewandte Seite des Koppelelements an der Außenseite des Tankgehäuses anliegt.In a further advantageous embodiment of the invention, the sensor device comprises a first ultrasonic sensor, which rests with a sensor surface on a coupling element, wherein a side facing away from the sensor surface of the coupling element rests against the outside of the tank housing.
In diesem Fall ist die Sensorfläche des Ultraschallsensors durch das Koppelelement schallleitend mit dem Tankgehäuse verbunden, welches eine verlustarme Propagation des ersten Messsignals, des ersten Teils sowie des zweiten Teils zwischen dem Tankgehäuse und der Sensorfläche sicherstellt. Das Koppelelement kann insbesondere nachgiebig, beispielsweise elastisch oder viskoelastisch, ausgeführt sein. Dann kann es sich Veränderungen eines Abstands zwischen der Sensorfläche und der Außenseite des Tankgehäuses flexibel anpassen, so dass auch bei Verwindungen oder Maßänderungen durch Temperaturveränderungen, Veränderungen des Füllstands der Lösung im Innenraum des Tankgehäuses und/oder Lageänderungen des Tankgehäuses die verlustarme Propagation sichergestellt bleibt. Das Koppelelement kann bspw. aus einem Silikongel oder einem Silikonelastomer bestehen.In this case, the sensor surface of the ultrasonic sensor is connected by the coupling element sound conducting with the tank housing, which ensures a low-loss propagation of the first measurement signal, the first part and the second part between the tank housing and the sensor surface. The coupling element may in particular be resilient, for example elastic or viscoelastic. Then it can flexibly adapt to changes in a distance between the sensor surface and the outside of the tank housing, so that even with torsions or dimensional changes by temperature changes, changes in the level of the solution in the interior of the tank housing and / or changes in position of the tank housing low-loss propagation remains ensured. The coupling element may, for example, consist of a silicone gel or a silicone elastomer.
Besonders bevorzugt ist die Sensorvorrichtung derart in der Einbauvertiefung montiert, dass das Koppelelement mit einem Anpressdruck an der Außenseite des Tankgehäuses anliegt.Particularly preferably, the sensor device is mounted in the mounting recess such that the coupling element rests with a contact pressure on the outside of the tank housing.
Dadurch werden ein steter sowie zuverlässiger Kontakt des Koppelelements mit der Außenseite des Tankgehäuses und eine gute Übertragung der Ultraschallsignale zwischen dem Koppelelement und dem Tankgehäuse sichergestellt.This ensures a steady and reliable contact of the coupling element with the outside of the tank housing and a good transmission of the ultrasonic signals between the coupling element and the tank housing.
Überaus bevorzugt wird der Anpressdruck bei dem Befestigen der Sensorvorrichtung in der Einbauvertiefung mittels der Gewindeverbindung oder der Bajonettverbindung hergestellt.Most preferably, the contact pressure when mounting the sensor device in the recessed recess is made by means of the threaded connection or the bayonet connection.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Einbauvertiefung und/oder die Sensorvorrichtung konisch ausgestaltet sein. Ein „seitlich“ an der Sensorvorrichtung angeordneter Sensor oder ein „oben“ an der Sensorvorrichtung angeordneter Sensor wird in diesem Fall dadurch angepresst, dass die Sensorvorrichtung durch die Steigung des Gewindes bzw. der Eingriffselemente der Bajonettmechanik bei der Drehung in axialer Richtung tiefer in die Einbauvertiefung hinein bewegt wird. Für „oben“ angeordnete Sensoren/Koppelelemente wird in der Regel (nur) dieser Gang-/Steigungseffekt genutzt. In one embodiment of the invention, the installation recess and / or the sensor device can be designed conically. A sensor arranged "laterally" on the sensor device or a sensor arranged "above" on the sensor device is in this case pressed in that the sensor device moves deeper into the mounting recess due to the pitch of the thread or the engagement elements of the bayonet mechanism during the rotation in the axial direction is moved into it. For "top" arranged sensors / coupling elements is usually (only) this gear / slope effect used.
Für „seitlich“ angeordnete Sensoren oder Koppelelemente wird die Einbauvertiefung und/oder die Sensorvorrichtung bevorzugt so gestaltet, dass sich bei der Verdrehung der Sensorvorrichtung entlang einer Eindrehrichtung zunächst eine Verringerung eines Spalts zwischen dem Koppelement und der Seitenwand der Einbauvertiefung ergibt, bis das Koppelelement die Seitenwand berührt. Bei noch weiterem Verdrehen der Sensorvorrichtung entlang der Eindrehrichtung liegt das Koppelelement dann mit größer werdendem Anpressdruck an der Seitenwand an. So wird erreicht, dass sich durch die Verdrehung der Sensorvorrichtung bei der Montage auch der notwendige Anpressdruck zwischen dem Tankgehäuse und dem Sensor oder dem Koppelelement ergibt. For "laterally" arranged sensors or coupling elements, the mounting recess and / or the sensor device is preferably designed so that upon rotation of the sensor device along a screwing initially a reduction in a gap between the coupling element and the side wall of the recess results until the coupling element, the side wall touched. With even further rotation of the sensor device along the insertion direction, the coupling element then abuts with increasing contact pressure on the side wall. It is thus achieved that the necessary contact pressure between the tank housing and the sensor or the coupling element results from the rotation of the sensor device during assembly.
Für „seitlich“ angeordnete Sensoren oder Koppelelemente ist daher eine Anordnung bevorzugt, bei der die Sensorvorrichtung bspw. rund ist, während die Einbauvertiefung einen im Wesentlichen runden Innenumfang aufweisen kann, auf den jedoch zumindest auf Höhe des Koppelelements eine „Rampe“ (d.h. eine Steigung in radialer Richtung entlang des Umfangs) aufgebracht ist. Bei Verdrehung der Sensorvorrichtung relativ zu der Einbauvertiefung wird der Sensor bzw. das Koppelelement verkeilt.For "laterally" arranged sensors or coupling elements, therefore, an arrangement is preferred in which the sensor device, for example, is round, while the mounting recess may have a substantially round inner circumference, but at least at the level of the coupling element, a "ramp" (ie, a slope in the radial direction along the circumference) is applied. Upon rotation of the sensor device relative to the mounting recess, the sensor or the coupling element is wedged.
Alternativ kann die Einbauvertiefung bspw. auch elliptisch ausgeführt sein. Beim Einsetzen der Sensorvorrichtung in die Einbauvertiefung ist die Verbindungslinie von der Achse der Sensorvorrichtung zu dem Sensor oder dem Koppelelement zunächst im Wesentlichen parallel zur Hauptachse der Ellipse ausgerichtet. Eine Verdrehung der Sensorvorrichtung um einen Drehwinkel führt zu einer relativen Orientierung, bei der diese Verbindungslinie dann quer, insbesondere rechtwinklig, zu der Hauptachse angeordnet ist. Alternatively, the recess can, for example, be elliptical. When inserting the sensor device in the mounting recess, the connecting line from the axis of the sensor device to the sensor or the coupling element is initially aligned substantially parallel to the main axis of the ellipse. A rotation of the sensor device by a rotational angle leads to a relative orientation, in which this connecting line is then arranged transversely, in particular at right angles, to the main axis.
Alternativ ist es auch möglich, sowohl die Einbauvertiefung wie das Sensorgehäuse unrund, bspw. elliptisch, auszuführen. Die Hauptachsen der Ellipsen sind beim Einsetzen der Sensorvorrichtung in die Einbauvertiefung zunächst im Wesentlichen parallel und im montierten Zustand quer zueinander ausgerichtet.Alternatively, it is also possible to perform both the recessed recess as the sensor housing out of round, for example. Elliptical. The major axes of the ellipses are at the onset of the sensor device in the Mounting recess initially aligned substantially parallel and in the mounted state transversely to each other.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Sensorvorrichtung exzentrisch in der Einbauvertiefung anzuordnen.Another possibility is to arrange the sensor device eccentrically in the mounting recess.
Der Anpressdruck wird also durch die rotatorische und/oder die axiale Relativbewegung zwischen der Sensorvorrichtung und der Einbauvertiefung bei der Montage, insbesondere unter Herstellung der Gewindeverbindung oder der Bajonettverbindung, erzeugt. Insofern wird ein Synergieeffekt erzielt.The contact pressure is thus generated by the rotational and / or the axial relative movement between the sensor device and the mounting recess during assembly, in particular while producing the threaded connection or the bayonet connection. In this respect, a synergy effect is achieved.
Zur Erzeugung und/oder Detektion von Ultraschall können piezoelektrische Keramiken, Quarz und/oder piezoelektrischer Kunststoff genutzt werden.For the generation and / or detection of ultrasound piezoelectric ceramics, quartz and / or piezoelectric plastic can be used.
Vorzugsweise liegt das erste Messsignal des Ultraschallsensors in einem Frequenzbereich von 100 kHz bis 10 GHz, noch bevorzugter in einem Frequenzbereich von 100 kHz bis 1 GHz. Diese Frequenzbereiche erlauben eine ausreichend genaue Ermittlung der Konzentration des Reduktionsmittels in der Lösung.Preferably, the first measurement signal of the ultrasonic sensor is in a frequency range of 100 kHz to 10 GHz, more preferably in a frequency range of 100 kHz to 1 GHz. These frequency ranges allow a sufficiently accurate determination of the concentration of the reducing agent in the solution.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Reflektorbauteil aus einem Material mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner ist als ein Wärmeausdehnungskoeffizient des Tankgehäuses und/oder kleiner als oder gleich 100·10–6 K–1 – besonders bevorzugt kleiner oder gleich 20·10–6 K–1, überaus bevorzugt kleiner oder gleich 15·10–6 K–1 – ist. Wenn eine besonders hohe Genauigkeit der Messung notwendig ist, kann das Reflektorbauteil auch aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten kleiner oder gleich 10·10–6 K–1 hergestellt sein. Um leicht verfügbares und kostengünstiges Material verwenden zu können, ist der Wärmeausdehnungskoeffizient andererseits überaus bevorzugt größer 1·10–6 K–1, so dass sich entsprechende nach oben und nach unten beschränkte Bereiche für den Wärmeausdehnungskoeffizienten ergeben.In a development of the invention, the reflector component is produced from a material with a low coefficient of thermal expansion, wherein the thermal expansion coefficient is smaller than a thermal expansion coefficient of the tank housing and / or less than or equal to 100 × 10 -6 K -1 - particularly preferably less than or equal to 20 × 10 . 6 K -1 , more preferably less than or equal to 15 x 10 -6 K -1 . If a particularly high accuracy of the measurement is necessary, the reflector component can also be made of a material having a thermal expansion coefficient of less than or equal to 10 · 10 -6 K -1 . On the other hand, in order to be able to use easily available and inexpensive material, the coefficient of thermal expansion is more preferably greater than 1.times.10.sup.-6 K.sup.- 1 , so that respective ranges of thermal expansion coefficients are limited upwards and downwards.
Durch einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Reflektorbauteils ist sichergestellt, dass sich der Abstand L zwischen dem ersten Reflektor und dem zweiten Reflektor bei Temperaturwechseln nur in geringem Maße ändern. Dadurch ist eine genauere Bestimmung der Konzentration des Reduktionsmittels in der Lösung auch für unterschiedliche Temperaturen der Lösung möglich.A low coefficient of thermal expansion of the reflector component ensures that the distance L between the first reflector and the second reflector changes only to a slight extent during temperature changes. As a result, a more accurate determination of the concentration of the reducing agent in the solution is possible even for different temperatures of the solution.
Insbesondere kann das Reflektorbauteil aus einem Metall hergestellt sein, beispielsweise aus Edelstahl, Eisen oder Aluminium. Alternativ kann das Reflektorbauteil aus anderen gegen die Lösung beständigen und zur Reflexion des Messsignals geeigneten Werkstoffen bestehen.In particular, the reflector component can be made of a metal, for example of stainless steel, iron or aluminum. Alternatively, the reflector component may consist of other materials resistant to the solution and suitable for reflection of the measurement signal.
Das Tankgehäuse kann wie oben beschrieben beispielsweise aus Polyethylen (PE) oder aus Polyamid (PA) gefertigt sein. Ein typischer Wärmeausdehnungskoeffizient für Polyethylen beträgt 200·10–6 K–1, ein typischer Wärmeausdehnungskoeffizient für Polyamid 110·10–6 K–1. Typische Wärmeausdehnungskoeffizienten von Edelstahl, Eisen und Aluminium betragen in dieser Reihenfolge 10·10–6 K–1 bis 16·10–6 K–1, 10·10–6 K–1 bis 12·10–6 K–1 und 23·10–6 K–1 Damit weisen diese Metalle wesentlich geringere Wärmeausdehnungskoeffizienten auf als die der genannten Materialien für das Tankgehäuse. Andererseits sind ihre Wärmeausdehnungskoeffizienten auch absolut gesehen gering genug für eine gute Messgenauigkeit. Zudem sind diese Materialien vergleichsweise kostengünstig, einfach erhältlich und gut verarbeitbar.The tank housing, as described above, for example, made of polyethylene (PE) or polyamide (PA). A typical coefficient of thermal expansion for polyethylene is 200 × 10 -6 K -1 , a typical thermal expansion coefficient for polyamide 110 × 10 -6 K -1 . Typical coefficients of thermal expansion of stainless steel, iron and aluminum are 10 × 10 -6 K -1 to 16 × 10 -6 K -1 , 10 × 10 -6 K -1 to 12 × 10 -6 K -1 and 23 × in this order. 10 -6 K -1 Thus, these metals have much lower coefficients of thermal expansion than those of the aforementioned materials for the tank housing. On the other hand, their thermal expansion coefficients are also low enough in absolute terms for a good measurement accuracy. In addition, these materials are relatively inexpensive, easily available and easy to process.
In einer Weiterbildung der Erfindung besteht das Reflektorbauteil aus einem zumindest in einem Teilbereich mit Kunststoff beschichteten Metallelement. Als mit Kunststoff beschichtet gilt im Sinne dieser Anmeldung insbesondere auch, wenn das Reflektorbauteil zumindest in einem Teilbereich mit Kunststoff umspritzt ist.In a further development of the invention, the reflector component consists of a metal element coated with plastic, at least in a partial area. In the sense of this application, coating with plastic also applies in particular when the reflector component is encapsulated with plastic, at least in a partial area.
Die Kunststoffbeschichtung erhöht die chemische Beständigkeit des Reflektorbauteils und/oder erleichtert die Verbindung oder Integration des Reflektorbauteils mit dem Tankgehäuse.The plastic coating increases the chemical resistance of the reflector component and / or facilitates the connection or integration of the reflector component with the tank housing.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Tankgehäuse im Rotationsschmelzverfahren hergestellt. Bevorzugt ist das Reflektorbauteil zumindest teilweise in das Tankgehäuse eingesintert, äußerst bevorzugt in den Wannenboden.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the tank housing is produced by rotational fusion. Preferably, the reflector component is at least partially sintered into the tank housing, most preferably in the tank bottom.
Dadurch ist das Reflektorbauteil sicher und dauerhaft an dem Tankgehäuse angebracht. Auch bei Temperaturschwankungen, Vibrationen und anderen Belastungen besteht keine Gefahr, dass sich das Reflektorbauteil verschiebt oder von dem Tankgehäuse löst. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der Messung wesentlich verbessert. Zugleich ermöglicht dieser Aufbau eine einfache, schnelle und kostengünstige Herstellung der Vorrichtung.As a result, the reflector component is securely and permanently attached to the tank housing. Even with temperature fluctuations, vibrations and other loads there is no danger that the reflector component shifts or detaches from the tank housing. This significantly improves the reliability of the measurement. At the same time, this structure allows a simple, fast and cost-effective production of the device.
Insbesondere kann das Reflektorbauteil aus einem Metallelement aufgebaut sein, welches im Bereich eines Kunststofffußes mit einem Kunststoff beschichtet ist und im Bereich der Kunststoffbeschichtung bei der Rotationsfertigung in die Behälterwandung eingesintert wird. In particular, the reflector component can be constructed from a metal element which is coated in the region of a plastic foot with a plastic and is sintered into the container wall in the area of the plastic coating during the rotary production.
Grundsätzlich kann das Reflektorbauteil aber auch auf eine andere Art und Weise an einer Innenwand des Tankgehäuses befestigt sein, beispielsweise innen an das Tankgehäuse angeschraubt sein.Basically, the reflector component but also in a different way to a Be fixed inside the tank wall, for example, be screwed inside to the tank housing.
Wenn die Lösung in einem Innenraum des Tankgehäuses einen Flüssigkeitsspiegel ausbildet, emittiert die Sensorvorrichtung bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, ein Messsignal zur Füllstandsmessung, welches direkt oder über eine Umlenkeinheit in Richtung des Flüssigkeitsspiegels gerichtet ist und einen aus dem ersten Messsignal ausgekoppelten dritten Teil des ersten Messsignals oder ein von einem zweiten Sensor emittiertes zweites Messsignal umfasst. If the solution forms a liquid level in an interior of the tank housing, the sensor device emits in a preferred embodiment of the invention, a measurement signal for level measurement, which is directed directly or via a deflection in the direction of the liquid level and a third part of the first coupled out of the first measurement signal Measuring signal or emitted by a second sensor second measuring signal comprises.
Auf diese Weise kann die Vorrichtung zugleich den Füllstand der Lösung in dem Innenraum des Tankgehäuses messen. Die Vorrichtung kann dazu eingerichtet sein, bei Unterschreiten eines bestimmten Füllstandes eine Warnung zu generieren.In this way, the device can also measure the level of the solution in the interior of the tank housing at the same time. The device may be configured to generate a warning when falling below a certain level.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung eine mit der Sensorvorrichtung verbundene oder in die Sensorvorrichtung integrierte Auswerteeinheit zur Ermittlung der Konzentration des Reduktionsmittels in der Lösung unter Berücksichtigung der zeitlichen Verzögerung des Empfangs des zweiten Teils des ersten Messsignals, der von dem zweiten Reflektor zu der Sensorvorrichtung zurückreflektiert wird, gegenüber dem Empfang des ersten Teils des ersten Messsignals, der von dem ersten Reflektor zu der Sensorvorrichtung zurückreflektiert wird, sowie des Abstands L. The device preferably comprises an evaluation unit connected to the sensor device or integrated in the sensor device for determining the concentration of the reducing agent in the solution, taking into account the time delay of receiving the second part of the first measurement signal, which is reflected back from the second reflector to the sensor device receiving the first part of the first measurement signal, which is reflected back from the first reflector to the sensor device, and the distance L.
Mit der Auswerteeinheit kann aus den Messungen des ersten Teils und des zweiten Teils wie oben beschrieben die Konzentration des Harnstoffs in der Lösung ermittelt werden.The evaluation unit can be used to determine the concentration of urea in the solution from the measurements of the first part and the second part as described above.
Besonders bevorzugt ist ein mit der Auswerteeinheit verbundener Temperatursensor zur Messung einer Temperatur im Innenraum des Tankgehäuses oder als Bestandteil der Sensorvorrichtung vorgesehen, wobei die Auswerteeinheit zur Ermittlung der Konzentration eine Temperaturabhängigkeit einer Geschwindigkeit des ersten Messsignals, des zurückreflektierten ersten Teils und des zurückreflektierten zweiten Teils in der Lösung, beispielsweise eine Schallgeschwindigkeit in der Lösung, berücksichtigt.Particularly preferably, a temperature sensor connected to the evaluation unit is provided for measuring a temperature in the interior of the tank housing or as part of the sensor device, wherein the evaluation unit for determining the concentration, a temperature dependence of a speed of the first measurement signal, the back-reflected first part and the reflected second part in the Solution, for example, a speed of sound in the solution, considered.
Die Geschwindigkeit des ersten Messsignals, des zurückreflektierten ersten Teils und des zurückreflektierten zweiten Teils in der Lösung hängt im Allgemeinen von der Temperatur der Lösung ab. Das gilt insbesondere für die Schallgeschwindigkeit von Ultraschallsignalen. Mit der vorgeschlagenen Ausführung kann die Temperatur bei der Berechnung der Konzentration des Reduktionsmittels aus der zeitlichen Verzögerung des Empfangs des zweiten Teils gegenüber dem Empfang des ersten Teils berücksichtigt werden. Dadurch wird die Konzentration des Reduktionsmittels in der Lösung auch bei wechselnden Temperaturen besonders genau und zuverlässig ermittelt.The velocity of the first measurement signal, the back-reflected first part and the back-reflected second part in the solution generally depends on the temperature of the solution. This applies in particular to the speed of sound of ultrasound signals. With the proposed embodiment, the temperature in the calculation of the concentration of the reducing agent from the time delay of the reception of the second part over the reception of the first part can be taken into account. As a result, the concentration of the reducing agent in the solution is determined particularly accurately and reliably even with changing temperatures.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Sensorvorrichtung wenigstens ein Kontaktelement, welches in Einbaulage in elektrischem oder thermischem Kontakt zu einem an dem Tankgehäuse angeordneten Gegenkontakt steht.In a further development of the invention, the sensor device comprises at least one contact element, which in the installed position is in electrical or thermal contact with a mating contact arranged on the tank housing.
Das wenigstens eine Kontaktelement kann dazu genutzt werden, eine elektrische Verbindung zwischen der Sensorvorrichtung und dem Tankgehäuse oder zu mindestens einer in dem Tankgehäuse untergebrachten elektronischen Komponente zu realisieren. Insbesondere kann mittels des wenigstens einen Kontaktelements der Temperatursensor elektrisch mit der Sensorvorrichtung verbunden werden, wenn dieser elektronisch ist und in dem Tankgehäuse und/oder in dem Innenraum des Tankgehäuses vorgesehen ist.The at least one contact element can be used to realize an electrical connection between the sensor device and the tank housing or at least one accommodated in the tank housing electronic component. In particular, by means of the at least one contact element of the temperature sensor can be electrically connected to the sensor device, if it is electronic and is provided in the tank housing and / or in the interior of the tank housing.
Das wenigstens eine Kontaktelement kann alternativ dazu genutzt werden, eine thermische Verbindung zwischen dem Tankgehäuse und/oder dem Innenraum und/oder der Lösung in dem Innenraum einerseits und einem in oder an der Sensorvorrichtung vorgesehenen Temperatursensor andererseits herzustellen. In diesem Fall können mehrere oder sämtliche Sensoren (insbesondere zur Messung von Konzentration, Füllstand und Temperatur) in der Sensorvorrichtung zusammengefasst sein, so dass auf einen separaten Temperatursensor in oder an dem Tankgehäuse verzichtet werden kann.The at least one contact element can alternatively be used to produce a thermal connection between the tank housing and / or the interior and / or the solution in the interior space on the one hand and a temperature sensor provided in or on the sensor device on the other hand. In this case, several or all sensors (in particular for measuring concentration, level and temperature) can be combined in the sensor device, so that it is possible to dispense with a separate temperature sensor in or on the tank housing.
Selbstverständlich kann das mindestens eine Kontaktelement auch sowohl thermisch wie auch elektrisch leitend sein, oder die Sensorvorrichtung kann mehrere elektrisch und/oder thermisch leitfähige Kontaktelemente aufweisen.Of course, the at least one contact element can also be both thermally and electrically conductive, or the sensor device can have a plurality of electrically and / or thermally conductive contact elements.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die Figuren erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.The invention will be explained below with reference to embodiments and with reference to the figures. All described and / or illustrated features alone or in any combination form the subject matter of the invention, regardless of their summary in the claims or their back references.
Es zeigen schematisch:They show schematically:
Ein Innenraum
Der abgebildete, untere Teil des Tankgehäuses
Im Bereich des Wannenbodens ist an einer Außenseite
In
Die Sensorvorrichtung
An der Sensorvorrichtung
Grundsätzlich kann in einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) auf die Koppelelemente
Für eine einfache Montage und zur Sicherstellung der Anpressdrücke der Koppelemente
Um die Anpressdrücke genauer einzustellen, können die Sensorvorrichtung
Für „seitliche“ Sensoren
So kann die Einbauvertiefung
Alternativ ist es auch möglich, sowohl die Einbauvertiefung
Die
In
In dem Innenraum
Das Reflektorbauteil
Durch eine Öffnung
Im Abstand L1 erreicht das erste Ultraschallsignal den ersten Reflektor
Die gemessene zeitliche Verzögerung t ergibt sich aus dem bekannten Abstand L und der Schallgeschwindigkeit v(c, T) der Ultraschallsignale in der Lösung
Das Reflektorbauteil
Das Reflektorbauteil
So kann das Reflektorbauteil
In
Insbesondere in
In
Noch eine weitere Ausführungsform einer Sensorvorrichtung
Eine weitere, erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung zum Messen einer Konzentration eines Reduktionsmittels in einer Lösung ist in
Zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit aus den Messungen weist die in
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 1', 1''1, 1 ', 1' '
- Sensorvorrichtung sensor device
- 1a1a
- Außengewinde external thread
- 22
- Tankgehäuse tank housing
- 2a2a
- Außenseite outside
- 2b2 B
- Innenraum inner space
- 2c2c
- Einbuchtung indentation
- 2d2d
- Einbauvertiefung installation depression
- 2e2e
- Mittelachse central axis
- 2f2f
- Seitenwand Side wall
- 2g2g
- Bodenwand bottom wall
- 2h2h
- Innengewinde inner thread
- 2i2i
- Rampe ramp
- 33
- Reflektorbauteil reflector component
- 3a3a
- erster Reflektor first reflector
- 3b3b
- zweiter Reflektor second reflector
- 44
- Öffnung opening
- 1111
- Gehäuse casing
- 12a, 12b12a, 12b
- Ultraschallsende- und Empfangseinheit Ultrasound transmitter and receiver unit
- 13a, 13b13a, 13b
- Koppelelement coupling element
- 1414
- Gehäuseöffnung housing opening
- 1515
- Lösung solution
- 1818
- Drehwinkel angle of rotation
- 2020
- Kontaktelement contact element
- 3030
- erstes Messsignal first measurement signal
- 30a30a
- erster Teil first part
- 30b30b
- zweiter Teil second part
- 3131
- Emissionsrichtung emission direction
- 4040
- Temperatursensor temperature sensor
- 4141
- Auswerteeinheit evaluation
- LL
- Abstand distance
- L1L1
- erste Entfernung first distance
- L2L2
- zweite Entfernung second distance
- SS
- Spalt gap
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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| R207 | Utility model specification | ||
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
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